Группа технического обслуживания заменила вышедший из строя погружной нагреватель из нержавеющей стали на блок из ПТФЭ в резервуаре для нанесения серной кислоты. В нагревателе из нержавеющей стали использовался стандартный стальной фланец диаметром 100 мм, прикрепленный болтами к стенке резервуара. Нагреватель из ПТФЭ прибыл с соответствующим рисунком фланца, и команда закрепила его на месте, используя существующий фланец и прокладку. Утечка произошла в течение двух недель. Утечка произошла не в прокладке,-а была в месте перехода от ПТФЭ-к-фланцу, где полимер в холодном состоянии-тек от стали под нагрузкой болта.
Совместимость фланцев — один из наиболее часто упускаемых из виду вопросов при замене нагревателя. Нагреватель из ПТФЭ может иметь ту же схему болтов и размеры фланцев, что и блок из нержавеющей стали, который он заменяет, но поведение материала принципиально отличается. Холодный ПТФЭ-течет под постоянной сжимающей нагрузкой. Нержавеющая сталь нет. Конструкция фланца, подходящая для нержавеющей стали, может не работать с ПТФЭ.
Почему из ПТФЭ нельзя использовать ту же конструкцию фланца
Погружные нагреватели из нержавеющей стали обычно привариваются или припаиваются к стальному фланцу. Соединение жесткое и постоянное. Фланцевые болты прижимают прокладку к стенке резервуара, а контакт металла-к-металлам обеспечивает герметичность в течение неопределенного времени.
Нагреватели из ПТФЭ нельзя приварить таким же образом к стальному фланцу. Полимер либо механически захватывается в канавке, химически связывается с фланцем, либо прессуется- вокруг металлической вставки. Каждый из этих методов ведет себя по-разному при нагрузке на болт и термоциклировании.
Критическое отличие – холодная текучесть. ПТФЭ медленно деформируется под постоянным сжимающим напряжением. Когда фланцевые болты затягиваются, ПТФЭ сжимается. В течение недель или месяцев он продолжает деформироваться, снижая контактное давление на уплотнение. Болты остаются затянутыми, но ПТФЭ отошел от уплотняющей поверхности. Развивается течь.
| Тип фланцевого соединения | Нагреватель из нержавеющей стали | ПТФЭ нагреватель | Совместимость |
|---|---|---|---|
| Приварной фланец | Стандартный | Непригодный | Нет |
| Компрессионная прокладка | Работает | Холодные потоки, утечки | Нет |
| Химически связанный | Непригодный | Клей разрушается | Ограниченный |
| Механическая блокировка | Непригодный | Лучшее для ПТФЭ | Требуется новый фланец |
| Стальной фланец с футеровкой из ПТФЭ- | Непригодный | Подходит для ПТФЭ | Требуется новый фланец |
Совместимость фланцевых соединений с погружными нагревателями из нержавеющей стали и ПТФЭ.
Проблема крутящего момента болта
Фланцы из нержавеющей стали рассчитаны на затяжку до определенного значения, которое сжимает прокладку и сохраняет герметичность. Крутящий момент достаточно высок, чтобы создать надежное уплотнение, но не настолько велик, чтобы повредить фланец или прокладку.
Фланцы из ПТФЭ требуют меньшего крутящего момента. Чрезмерное-затягивание сжимает ПТФЭ за предел его упругости, ускоряя хладотекучесть и фактически снижая целостность уплотнения. Недостаточная-затяжка не обеспечивает первоначальное уплотнение. Окно крутящего момента узкое и меняется по мере того, как ПТФЭ со временем расслабляется.
Фланец из нержавеющей стали, прикрепленный болтами к нагревателю из ПТФЭ с тем же крутящим моментом, что и для нагревателя из нержавеющей стали, раздавит ПТФЭ и приведет к преждевременному выходу из строя. Спецификация крутящего момента должна соответствовать конструкции фланца из ПТФЭ, а не оригинальной установке из нержавеющей стали.
| Размер фланца | Нержавеющая сталь | ПТФЭ Крутящий момент | Примечания |
|---|---|---|---|
| 50 мм | 20–25 N·m | 10–15 N·m | ПТФЭ требует меньшего крутящего момента |
| 80 мм | 30–40 N·m | 15–22 N·m | Повторная затяжка через 24 часа |
| 100 мм | 40–55 N·m | 20–30 N·m | Повторная затяжка через 24 часа |
| 150 мм | 60–80 N·m | 30–45 N·m | Повторная затяжка через 24 часа |
Характеристики крутящего момента болтов для фланцев из нержавеющей стали и фланцев из ПТФЭ
Когда существующий фланец можно использовать повторно
В некоторых случаях существующий фланец можно повторно использовать с ПТФЭ-нагревателем, но только в том случае, если фланец рассчитан на ПТФЭ и соединение выполнено правильно. Стальной фланец с футеровкой из ПТФЭ- и переходным элементом из ПТФЭ с механической блокировкой можно соединить с существующим патрубком резервуара, если расположение болтов и поверхность прокладки совпадают.
Ключевым требованием является то, что фланец нагревателя из ПТФЭ должен подходить под патрубок резервуара. Фланец должен иметь плоскую, гладкую уплотнительную поверхность, а ПТФЭ должен захватываться так, чтобы он не мог холодным-течь от уплотнения. Простой компрессионной прокладки между фланцем из ПТФЭ и патрубком резервуара недостаточно.
Когда требуется новый фланец
Новый фланец необходим, если существующий фланец предназначен для сварного или паяного металлического нагревателя и не может вместить переход из ПТФЭ. Это самая распространенная ситуация при замене отопителя.
Новый фланец должен быть оснащен тефлоновым нагревателем. Он должен включать переходник из ПТФЭ с механической блокировкой, уплотнительную поверхность, предназначенную для материала прокладки, и отверстия для болтов, соответствующие патрубку резервуара. Материал фланца должен быть совместим со сталью с химическим покрытием-, нержавеющей сталью или твердым ПТФЭ в зависимости от применения.
Практические шаги по замене фланца
Измерьте существующую насадку бака: диаметр окружности болтов, размер и количество отверстий под болты, а также размеры уплотняющей поверхности. Они определяют подходящий фланец.
Укажите фланец с тефлоновым нагревателем. Производитель нагревателя должен предоставить фланец, соответствующий соплу и предназначенный для перехода из ПТФЭ.
Используйте правильный материал прокладки. Обычно используются прокладки из ПТФЭ, Витона или EPDM. Прокладка должна быть совместима с химическим составом процесса и рабочей температурой.
Затяните болты согласно спецификации ПТФЭ, а не спецификации нержавеющей стали. Повторно затяните через 24 часа и снова через неделю, чтобы компенсировать первоначальное холодное течение.
Когда совместимость фланцев выявляет более серьезную проблему
Фланец, который постоянно протекает, даже после повторной затяжки, указывает на то, что конструкция соединения не подходит для данного применения. Фланец из ПТФЭ с механической блокировкой, прокладкой правильного размера и правильным моментом затяжки болтов решает большинство проблем с утечками. Специальная конфигурация погружного нагревателя из ПТФЭ с фланцем, разработанным специально для полимерного перехода, обеспечивает соединение без утечек-. Для процесса спецификации требуются размеры патрубка резервуара, химический состав процесса, рабочая температура и конструкция фланца исходного нагревателя.
